基于OBE-CDIO模式的复合材料与工程专业计算机能力培养体系的构建与实践——以沈阳化工大学为例

随着国际工程教育认证的不断开展,对学生利用计算机解决复杂材料学问题的能力培养也越来越受到重视,但是在传统培养模式下,复合材料与工程专业的计算机类课程体系已很难有效支撑现阶段的培养目标和毕业要求,亟须进行有效改革。文章结合复合材料的专业特点和多年来的教学改革实践,从目前复合材料与工程专业计算机类课程体系的现状分析入手,提出在先进OBE-CDIO培养模式引领下,通过课程体系优化、教学内容创新以及考核方式改革等举措全面提升复合材料与工程专业学生的计算机能力水平,以期为相关院校的专业课程体系改革提供有益的借鉴。

语言环境优化视角下工科院校大学生英语学习认知与实践调研——以沈阳化工大学为例

基于实地调研，了解地方工科院校大学生目前的英语学习认知与实践状况，文章系统地分析、探讨其在语言实践中存在的问题及个性化需求，对于研究合理高效的大学英语学习方式，进一步优化语言环境以提高大学生英语综合应用能力具有重要意义。

无机非金属材料工程专业人才培养模式的改革与实践

人才培养模式的改革与实践是提高教育质量的关键,沈阳化工大学无机非金属材料工程专业在人才培养方案、课程体系、教学内容和方法、实践教学和教师队伍五个方面形成了独特的人才培养模式,对就业率的提高和行业发展起到了推动作用。

离子液体改性石墨烯的制备及其对ABS复合材料导热性的影响

通过绿色直接机械球磨法,将石墨粉(G粉)与1-己基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体([HAIM]BF4)相结合,制备了离子液体功能改性石墨烯(G@ILs)。将G@ILs和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)采用熔融共混法制备了G@ILs/ABS复合材料。通过FTIR、XPS、XRD、拉曼光谱、SEM、TEM和EDS对G@ILs进行表征,对ABS复合材料的性能和形貌进行了测试和表征。结果表明,[HAIM]BF4通过阳离子-π相互作用对石墨烯进行了有效修饰,保持了石墨烯的结构完整性。G@ILs的引入使G@ILs/ABS复合材料的力学性能得到了显著改善。G@ILs质量分数为1.0%时,制备的G@ILs/ABS复合材料(记为1.0%G@ILs/ABS,下同)的拉伸强度和弯曲模量为42.4 MPa和2145.1 MPa,分别比ABS提高了8.36%和12.76%。此外,1.0%G@ILs/ABS的导热系数为0.249W/(m·K),比ABS提高了21.5%。

FeO@C/MAX复合材料的制备及电化学动力学性能

将α-Fe_(2)O_(3)@C与钛粉和铝粉一同进行高温煅烧,制备了Fe O@C/MAX(FCM)复合材料。通过XRD、SEM、TEM表征了FCM复合材料在不同Ti/C与Al/C物质的量比下的结构、组成及形貌变化,采用电化学动力学分析方法定量计算了FCM复合材料的赝电容占比,推测可能的电荷储存机理。结果表明,随着Ti/C与Al/C物质的量比的增大,FCM复合材料中MAX相(Ti_(2)Al C和Ti_(3)Al C_(2))的含量随之变化,而α-Fe_(2)O_(3)转变为不稳定的Fe O。当n(Ti)∶n(Al)∶n(C)=3∶1∶2时,制得的FCM-312样品在1 m V/s扫描速率下的比电容最大,为125.09 F/g,约为α-Fe_(2)O_(3)@C的4.76倍。FCM复合材料中部分MAX相在电化学过程中发生氧化还原反应,为离子间电子快速输运提供了条件,增加了FCM复合材料的赝电容占比。其中,FCM-312样品在10 m V/s扫描速率下的赝电容占比为22.12%。

基于碳纳米材料的薄膜柔性驱动器研究进展

随着人机交互、医疗等领域的发展,传统的刚性驱动器已经无法满足需求。由软材料组成的薄膜柔性驱动器,具有灵活、柔软、无限自由度等优势,引发了广泛关注。能够对外界刺激做出响应的敏感材料是薄膜柔性驱动器的关键部件,以碳纳米管、石墨烯为代表的碳纳米材料具有导电、导热、电热、光热等众多优异性能,已成为制备各种薄膜柔性驱动器的最理想材料,在该领域得到了广泛应用。本文结合近年来薄膜柔性驱动器的研究成果,介绍了薄膜柔性驱动器分类、驱动机理,重点总结了碳纳米管、石墨烯在各类薄膜驱动器中的应用研究进展,最后展望了其未来的发展趋势。

纳米氧化铋强化氯化盐/氧化镁复合材料制备及热物性研究

为开发一种低成本、热性能好的复合相变储热材料。以NaCl、KCl、CaCl_(2)为相变材料,MgO为载体材料,纳米Bi_(2)O_(3)为导热增强剂,通过混合烧结法制备出了氯化盐/氧化镁基复合相变储热材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、同步热分析仪、DRL导热仪等方式,进行了导热增强剂对氯化盐/氧化镁基复合相变储热材料的化学相容性、微观结构、比热容、导热系数的测试与表征。结果表明,导热增强剂纳米氧化铋含量为2%(质量分数)时热物性最好,比热容为1.16 J/(g·K),储热密度为232.93 J/g,导热系数为1.61 W/(m·K)。相较于未添加导热增强剂的比热容提高40%,导热系数提高55%,储热密度提高9%。所制备的氯化盐/氧化镁复合相变储热材料,使用过程中始终保持固定形态,比热容和导热系数有较大提高,在高温状态下具有良好的热稳定性,该研究为高温储热领域提供了一种可供选用的低成本且综合性能良好的储热材料,在热能储存系统具有广阔的应用前景。

不同硫化体系对杜仲胶复合材料电磁屏蔽效能的影响

研究了普通硫化(CV)体系、半有效硫化(SEV)体系、有效硫化(EV)体系和过氧化二异丙苯(DCP)硫化体系对杜仲胶(EUG)复合材料力学性能及电磁屏蔽效能的影响。结果表明,CV体系、SEV体系和EV体系的硫化速率相差不大,而DCP硫化体系的硫化速率和交联程度最低,并且表现出最高的结晶程度;硫黄硫化体系EUG复合材料的扯断伸长率均高于过氧化物硫化体系,但拉伸强度较低,相较于硫黄硫化体系,使用DCP硫化时EUG复合材料的拉伸强度最高可提升10.6%;硫黄硫化体系EUG复合材料表现出较高的电导率,其交联密度更大,有利于导电网络的形成;EV体系EUG复合材料的电磁屏蔽效能较未硫化时提升了22%。

PET/纳米SiO_(2)复合材料发泡行为和光学性能

为研究纳米二氧化硅(SiO_(2))和基体黏度对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡行为和光学性能的影响,选择两种不同黏度的PET为基体(PET2比PET1黏度高),与不同质量分数的SiO_(2)复合制备PET/SiO_(2)复合材料,然后利用CO_(2)釜压发泡制备PET/SiO_(2)复合发泡材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料泡孔结构的影响;其次,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合材料发泡温度窗口的影响;最后,研究了SiO_(2)和基体黏度对PET/SiO_(2)复合发泡材料光反射性能的影响。结果显示,随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)发泡材料泡孔尺寸变小,泡孔密度变大。相较于PET1/SiO_(2)体系,PET2/SiO_(2)体系的泡孔尺寸更小,泡孔密度更大。随着SiO_(2)含量增加,PET/SiO_(2)体系发泡温度上限先升高后降低,发泡温度窗口呈现出先变宽后变窄的趋势,PET2/SiO_(2)体系具有更高的适合发泡的上限和下限温度。随着SiO_(2)添加量提高,PET/SiO_(2)发泡材料表现出逐渐升高的光反射率,PET2/SiO_(2)体系的光反射率更高。

多孔氮化硼材料的制备及其吸附性能研究

以二甲胺、三氯化硼、氨气和甲胺为原料,通过多步反应得到氮化硼前驱体三(甲胺基)环硼氮烷,经高温烧结后得到多孔氮化硼材料。通过FTIR、NMR对氮化硼前驱体中间体二氯(二甲胺基)硼烷和三(二甲胺基)环硼氮烷以及前驱体三(甲胺基)环硼氮烷的结构进行表征。利用XRD和SEM对多孔氮化硼结构和形貌进行表征。结果表明:通过反应合成前驱体中间物,最终能够合成出含碳量较低的氮化硼前驱体三(甲胺基)环硼氮烷。研究了多孔氮化硼材料对重金属离子的吸附能力,确定了多孔氮化硼材料对各种金属离子的吸附能力。研究发现:利用前驱体中间物制备出的多孔氮化硼具有较高的比表面积,吸附性能优异,能够有效的去除掉溶液中的重金属离子。使用有机前驱体法制备氮化硼弥补了无机制备中元素分布不均,易吸潮,易粉化的缺点。

不同促进剂并用对SBR/NR/RNR密封材料性能的影响

以丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、再生天然橡胶(RNR)为主体,加入新型弹性体材料反式丁戊橡胶(TBIR)制备橡胶密封材料。研究了不同促进剂并用对共混胶的硫化特性以及力学性能的影响,促进剂CZ与TMTD并用质量比分别为1/0、0.9/0.1、0.85/0.15、0.8/0.2、0.75/0.25、0.7/0.3,当总量不变时,随着CZ用量减少,TMTD用量增加,共混硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低,硬度变化不大,压缩永久变形也逐渐降低;促进剂NS与TMTD并用质量比分别为1.5/0、1.45/0.05、1.4/0.1、1.35/0.15、1.3/0.2、1.25/0.25,当总量不变时,随着NS用量减少,TMTD用量增加,共混硫化胶的拉伸强度先增大后减小,硬度变化不大,压缩永久变形逐渐降低。

PBS/DOPO/g-C_(3)N_(4)复合材料阻燃及流变性能研究

通过熔融法将PBS和DOPO/g-C_(3)N_(4)混合,制备了PBS/DOPO/g-C_(3)N_(4)共混复合材料,采用氧指数仪、红外光谱仪、高级旋转流变仪等对复合材料性能进行研究.结果表明:随着体系中DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数的增大,氧指数由22提升至25以上,垂直燃烧等级由无等级提升至V-1、V-0等级,可见DOPO/g-C_(3)N_(4)的加入提高了PBS的阻燃性能;当PBS中加入DOPO/g-C_(3)N_(4)后,复合熔体由剪切变稀转变为剪切变稠,复合熔体属于典型的非牛顿流体,随着温度升高,其表观黏度变小;PBS/DOPO/g-C_(3)N_(4)熔体的非牛顿指数随着DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数的增加而提高,当DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数为10%时,非牛顿指数趋近于1.0.

纳米二氧化硅粒径对橡胶复合材料力学性能的影响

以不同粒径的纳米二氧化硅为填料加到天然橡胶中制备纳米二氧化硅/天然橡胶(NR)复合材料。研究了不同粒径纳米二氧化硅(15,30和80nm)对复合材料的力学性能、应力软化效应、Payne效应、动态热机械性能、压缩生热和损耗因子等基本特性的影响。结果表明,随着纳米二氧化硅粒径的增大,复合材料的抗拉强度变大,应力软化效应增大;同时,复合材料的Payne效应和损耗因子越低,其动态压缩温升越低。Payne效应分析及扫描电镜观察还表明,大粒径纳米二氧化硅在橡胶基体中易于分散均匀,粒子间聚集程度更小,而小粒径的则表现出较明显的团聚现象,粒子在橡胶基体中的分散性对复合材料力学性能有直接影响。

含磷环氧树脂固化剂的合成表征与环氧树脂复合材料阻燃性能的研究

以季戊四醇(PER)、三氯氧磷(POCl_3)和乙二胺(EDA)为原料合成了一种阻燃固化剂聚乙二胺季戊四醇螺磷酸酯(PES),并通过红外光谱(FT-IR),核磁共振(1 H NMR)、质谱(ESI-MS)和热重分析(TGA)对其结构和热性能进行了表征。并以PES和4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,双酚A型环氧树脂(E-51)为基体树脂,制备了不同含磷量的阻燃环氧树脂复合材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)实验表征了环氧树脂复合的阻燃性能,热重分析和扫描电镜研究了阻燃环氧树脂的热性能和残炭形貌。研究发现,随着磷含量增加,阻燃环氧树脂的初始分解温度逐渐降低,但与纯样相比,在600℃时的残炭量显著增加,且随着PES加入量的增大,SEM观察形成的炭层越致密。当磷含量为3.48%时,其LOI值可达28.9,并通过UL-94V0级测试,拉伸强度和冲击强度分别达到了62.76 MPa和6.81kJ/m^2,表明PES是一种良好的环氧树脂阻燃剂。

稻壳源白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

试验研究稻壳源白炭黑/炭黑并用对天然橡胶硫化胶性能的影响。结果表明:当稻壳源白炭黑/炭黑用量比较高时,胶料的M_L较大,t_(10)较短,t_(90)较长,物理性能较差;当稻壳源白炭黑、炭黑用量较为均衡时,硫化胶的物理性能变化不大,动态力学性能较好;稻壳源白炭黑/炭黑用量比对硫化胶耐寒性能的影响不大;当稻壳源白炭黑/炭黑用量比为20/40和25/35时,硫化胶的综合性能较好。

PMN掺杂酯醚共聚聚氨酯压电阻尼材料的制备及其表征

通过溶液共混法制备了铌镁锆钛酸铅(PMN)掺杂酯醚共聚聚氨酯压电阻尼材料,并研究了PMN含量对材料阻尼性能、压缩生热、压电性能及力学性能的影响。结果表明,PMN可有效改善材料的阻尼性能,并且可以降低材料因阻尼效应而产生的温度升高,同时也可赋予材料一定的压电性,但当PMN含量过高时反而不利于材料阻尼性能和力学性能的提高。

稀土掺杂的NaGdF_4上转换发光材料的合成与发光特性研究

采用水热法制备了一系列不同掺杂浓度的NaGdF4:Re(Re=Tm3+,Er3+,Yb3+)上转换发光粉。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和上转换发射光谱对样品进行了表征。XRD研究结果表明:合成的样品均为六方结构NaGdF4。估算的平均晶粒尺寸为41～43 nm。在980 nm红外光激发下,Er3+和Yb3+共掺杂的NaGdF4发光粉发出分别来自于Er3+离子2H11/2,4S3/2→4I15/2跃迁的绿光和4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaGdF4发光粉发出分别来自Tm3+离子的1G4→3H6跃迁的蓝光、1G4→3F4和3F2,3→3H6跃迁的红光和3H4→3H6跃迁的近红外光发射。Er3+,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaGdF4发光粉的发光强度及红、绿、蓝光发射的相对强度受Yb3+离子掺杂浓度的影响。对样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。计算的色坐标显示:可通过改变掺杂离子浓度对上转换发光的颜色进行调控。

氧化石墨烯的改性及其聚合物复合材料的研究进展

石墨烯具有优良的热性能、机械性能和电性能,填充少量石墨烯即可提高复合材料的性能。从石墨烯的制备开始,介绍了石墨烯的化学改性方法,包括羧基、羟基、环氧基的改性以及非共价键功能化和聚合物功能化的研究进展;总结了聚合物/石墨烯复合材料的制备方法以及聚合物/石墨烯复合材料的应用并展望了石墨烯及其复合材料的发展方向。

热电池正极材料的研究进展

热电池是20世纪40年代以后发展起来的一种新型高温能源电池,正极材料的发展在很大程度上决定了热电池性能的提高,研究与开发新型热电池正极材料是提高热电池性能的重要内容之一。本文主要介绍热电池的氧化物正极材料和硫化物正极材料及其合成方法和表征手段,比较了几种不同热电池正极材料的特性及存在的问题。简要叙述了在该领域的研究现状,展望并提出了不断探索新型热电池正极材料的趋势。

等规聚丙烯/针状硅灰石复合材料性能的研究

将针状硅灰石、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和等规聚丙烯(iPP)经双螺杆挤出机熔融共混,制备了iPP/硅灰石复合材料。研究了共混工艺条件、PP-g-MAH和硅灰石用量对iPP/硅灰石复合材料力学性能和熔体质量流动速率的影响;用光学显微镜和扫描电子显微镜分别观察了硅灰石共混前后的形貌和iPP/硅灰石复合材料冲击试样断面的形貌。实验结果表明:硅灰石采用侧喂料和较低的螺杆转速,可以提高iPP/硅灰石复合材料力学性能。随着硅灰石质量分数的增加,复合材料的力学性能提高。在PP-g-MAH质量分数为1%,硅灰石质量分数为30%时,iPP/硅灰石复合材料力学性能最好。